膨脹型阻燃體系阻燃機理分析

發布時間：2019-05-09 05-09 11:36 作者：康阜新材料

膨脹型阻燃體系與膨脹型防火涂料一樣，也需要三類物資：脫水炭化催化劑（酸源）、成炭劑（碳源）和發泡劑（氣源）。將它們摻入到有機聚合物內，材料受熱后表面上形成碳質泡沫層，它不僅起到隔熱、隔氧作用，并阻滯可燃性揮發物從表面上逸出和聚合物的熔融滴落現象。碳質泡沫層是物理阻火機理，致使逸出燃燒產物氣體量及其毒性大大降低。

聚丙烯膨脹發泡阻燃圖

 

膨脹型阻燃體系與膨脹型防火涂料不同之處在于，前者是加入到聚合物體內，隨聚合物一起加工成型。所以對這類阻燃體系提出了嚴格要求。

首先，要求膨脹型阻燃體系的熱穩定性好，能經受住聚合物加工溫度，不會發生熱分解。一般加工溫度在200~250℃。

其次，阻燃劑要達到一定濃度，才能在受熱時在表面上形成一定厚度的碳質泡沫層。加入量較大導致對聚合物材料的物理性能有一定影響。為了盡可能克服這一弊端，采用各種表面處理技術，使其盡可能在聚合物材料內均勻地分散，達到降低用量的目的。

再次，當聚合物材料發生熱分解時形成大量可燃性氣體及分解殘留物，它們不能影響膨脹型阻燃體系的發泡性能。

為了達到最佳的膨脹效果，必須很好地選擇配方組成，要求各個形成過程互相匹配。

基質物（如熱塑性塑料）受熱時，發生軟化，創造了反應介質。由于酸源物資（如APP）發生了熱分解反應，導致產生聚磷酸。它促使碳源物資（如季戊四醇）脫水炭化，形成含碳的聚合物結構。與此同時，氣源物資產生大量氣體產物，使形成碳質聚合物發生膨脹作用。交聯反應的進行，使體系的粘度增大，阻燃了氣體逸出，伴隨著發生固化反應，形成碳質泡沫層。

膨脹型阻燃體系膨脹發泡過程圖

 

以ＡＰＰ為基礎的膨脹型阻燃體系，目前大量應用在ＰＰ，ＰＥ，ＥＶＡ等聚烯烴塑料阻燃中，其中最典型例子是聚丙烯。目前，許多PP的應用場合，如汽車、家電、建筑材料，特別是汽車行業使用的內飾件和外飾件，如硬質儀表板、空氣過濾罩、風扇葉片、車門內板、側護板等都有明確的阻燃等級要求。

 

膨脹型阻燃體系 VS 其它阻燃體系

膨脹型阻燃體系與其它阻燃體系對比圖

 

在聚丙烯材料阻燃上，膨脹型阻燃體系較其它體系要優越得多。主要原因是PP的軟化溫度和分解溫度與膨脹型體系的膨脹過程十分匹配。

膨脹型阻燃體系不僅有很好的阻燃性，而且能保持材料較好的機械強度，且燃燒時能降低CO的濃度和煙的逸出量。

隨著PP,PE,EAV等材料的應用范圍不斷擴大及阻燃要求的不斷提高，膨脹型阻燃體系將越來越顯示出其重大優越性。

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